一种电池导电剂导电纳米纤维碳链及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电池导电剂导电纳米纤维碳链及其制备方法，涉及电池导电纳米纤维领域，包括纳米纤维素纤维(NCF)、碳黑(CB)、石墨(PC)，通过纳米纤维素纤维(NCF)表面官能团的修饰引入带有强负电性的羧基基团，并利用静电自组装合成导电NCF/CB复合纳米纤维网络。通过纳米纤维素纤维(NCF)表面官能团的修饰引入了带有强负电性的羧基基团，解决了碳黑(CB)导电剂在水性NCF溶液中的分散性问题；并利用静电自组装的方法成功合成导电NCF/CB复合纳米纤维网络，基于该导电纤维网络制备的导电纤维碳链电极在60mg/cm2的负载量下依然表现出优异的电子和离子传输性，实现了电极的低成本、高能量密度、高柔韧性以及长期稳定循环。高柔韧性以及长期稳定循环。

【技术实现步骤摘要】
一种电池导电剂导电纳米纤维碳链及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池导电纳米纤维领域，具体为一种电池导电剂导电纳米纤维碳链及其制备方法。

技术介绍

[0002]电极是电子或电器装置、设备中的一种部件，用做导电介质(固体、气体、真空或电解质溶液)中输入或导出电流的两个端，输入电流的一极叫阳极或正极，放出电流的一极叫阴极或负极。对于传统的电极结构(金属集流体表面涂覆电极浆料)，厚度的增加会带来两个严重的问题：1)迟滞的离子和电子传输导致的电化学性能的退化；2)机械稳定性的不足导致的电极变形甚至于从集流体表面脱落等。因此，改进电荷传输性能和机械稳定性成为新型厚电极开发的研究重点。碳纳米管(CNT)和石墨烯类新兴碳纳米材料，由于其优异的导电性能和高长径比/高宽比的特点，能够显著增强厚电极的电荷传递动力学和机械性能，但是受限于高昂的生产成本而不能走向商品化市场。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种电池导电剂导电纳米纤维碳链及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种电池导电剂导电纳米纤维碳链，包括纳米纤维素纤维(NCF)、碳黑(CB)、石墨(PC)，通过纳米纤维素纤维(NCF)表面官能团的修饰引入带有强负电性的羧基基团，并利用静电自组装合成导电NCF/CB复合纳米纤维网络。
[0005]一种电池导电剂导电纳米纤维碳链的制作方法：
[0006]将导电剂碳黑(CB)、石墨(PC)混合均匀形成混合溶液，再把0.1
‑
5wt％纳米纤维素纤维(NCF)按照质量比为0.1
‑
2加入到混合溶液中，搅拌20分钟，然后用均质机处理三次或超声波细胞破壁粉碎机处理30钟后制得碳纳米纤维。
[0007]一种电池导电剂导电纳米纤维碳链的制作方法：将纳米纤维素纤维(NCF)与甲基吡咯烷酮(NMP)均质制得匹克林乳液；导电剂碳黑(CB)、石墨(PC)混合均匀形成混合溶液，再把0.1
‑
5wt％纳米纤维素纤维(NCF)按照质量比为0.1
‑
2加入到混合溶液中，
[0008]然后把混合溶液加入到匹克林乳液中，并搅拌20分钟，然后用均质机处理三次或超声波细胞破壁粉碎机处理30钟后制得碳纳米纤维。
[0009]一种电池导电剂导电纳米纤维碳链的制作方法：将导电剂碳黑(CB)、石墨(PC)置于研磨机中按0.1
‑
6％加入纳米纤维素纤维(NCF)研磨6小时，将粉末置于超低温干燥机脱去水份制得碳纳米纤维粉末。
[0010]优选的，所述搅拌速度大于2000转/分。
[0011]一种水性电池系电极浆料的制作方法，将碳纳米纤维按正负电极主材物质质量比0.1
‑
6％，先与水溶剂混合，利用搅拌机搅拌至均匀，然后加入主材物料搅拌至均匀制得电
极浆料。
[0012]一种水性电池系电极浆料的制作方法，将粉末碳纳米纤维直接与水性系有机系电极物料按质量比0.1
‑‑
8％以上混合使用。
[0013]一种有机电池系电极浆料的制作方法，先将甲基吡咯烷酮(NMP)有机溶剂混合加入聚偏氟乙烯搅拌分散至均匀；
[0014]再将碳纳米纤维粉末按正负电极主材物质质量比0.1
‑
6％，加入混合液中搅拌机搅拌至均匀，然后加入主材物料搅拌至均匀制得电极浆料。
[0015]优选的，所述搅拌时间为20分钟。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]通过纳米纤维素纤维(NCF)表面官能团的修饰引入了带有强负电性的羧基基团，解决了碳黑(CB)导电剂在水性NCF溶液中的分散性问题；并利用静电自组装的方法成功合成导电NCF/CB复合纳米纤维网络。研究表明，基于该导电纤维网络制备的导电纤维碳链电极在60mg/cm2的负载量下依然表现出优异的电子和离子传输性，通过优化后的电极可以达到8.8mAh/cm2(0.1mA/cm2)的面积比容量和528Wh/L(0.1mA/cm2)的体积比能量(基于整个电池)，完整循环150周期后放电容量保留率超过90％，实现了电极的低成本、高能量密度、高柔韧性以及长期稳定循环。
具体实施方式
[0018]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]本实施例提供了一种电池导电剂导电纳米纤维碳链，其组分包括纳米纤维素纤维(NCF)、碳黑(CB)、石墨(PC)。石墨为凝胶或者粉末两种形式，均能够用来制作碳纳米纤维。
[0020]利用石墨(PC)粉末制作纳米导电纤维碳链包括以下三种方案：
[0021]1.将导电剂碳黑(CB)、石墨(PC)混合均匀形成混合溶液，再把0.1
‑
5wt％纳米纤维素纤维(NCF)按照质量比为0.1
‑
2加入到混合溶液中，搅拌20分钟(转速大于2000转/分)，然后用均质机处理三次制得碳纳米纤维。
[0022]除了采用均质机处理三次制得碳纳米纤维，也可利用超声波细胞破壁粉碎机处理30钟，也能够制得碳纳米纤维。
[0023]2.将纳米纤维素纤维(NCF)与甲基吡咯烷酮(NMP)均质制得匹克林乳液；
[0024]导电剂碳黑(CB)、石墨(PC)混合均匀形成混合溶液，再把0.1
‑
5wt％纳米纤维素纤维(NCF)按照质量比为0.1
‑
2加入到混合溶液中，
[0025]然后把混合溶液加入到匹克林乳液中，并搅拌20分钟(转速大于2000转/分)，然后用均质机处理三次制得碳纳米纤维。
[0026]除了采用均质机处理三次制得碳纳米纤维，也可利用超声波细胞破壁粉碎机处理30钟，也能够制得碳纳米纤维。
[0027]3.将导电剂碳黑(CB)、石墨(PC)置于研磨机中按0.1
‑
6％加入纳米纤维素纤维(NCF)研磨6小时，将粉末置于超低温干燥机脱去水份制得碳纳米纤维粉末。
[0028]通过纳米纤维素纤维(NCF)表面官能团的修饰引入了带有强负电性的羧基基团，解决了碳黑(CB)导电剂在水性NCF溶液中的分散性问题；并利用静电自组装的方法成功合成了导电NCF/CB复合纳米纤维网络，用于高负载柔性各种锂离子，镍氢，镍镉电极的制备。研究表明，基于该导电纤维网络制备的导电纤维碳链电极在60mg/cm2的负载量下依然表现出优异的电子和离子传输性，通过优化后的电极可以达到8.8mAh/cm2(0.1mA/cm2)的面积比容量和528Wh/L(0.1mA/cm2)的体积比能量(基于整个电池)，完整循环150周期后放电容量保留率超过90％，实现了电极的低成本、高能量密度、高柔韧性以及长期稳定循环。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池导电剂导电纳米纤维碳链，其特征在于：包括纳米纤维素纤维(NCF)、碳黑(CB)、石墨(PC)，通过纳米纤维素纤维(NCF)表面官能团的修饰引入带有强负电性的羧基基团，并利用静电自组装合成导电NCF/CB复合纳米纤维网络。2.一种电池导电剂导电纳米纤维碳链的制作方法，采用权利要求1所述的一种电池导电剂导电纳米纤维碳链，其特征在于：将导电剂碳黑(CB)、石墨(PC)混合均匀形成混合溶液，再把0.1
‑
5wt％纳米纤维素纤维(NCF)按照质量比为0.1
‑
2加入到混合溶液中，搅拌20分钟，然后用均质机处理三次或超声波细胞破壁粉碎机处理30钟后制得碳纳米纤维。3.一种电池导电剂导电纳米纤维碳链的制作方法，采用权利要求1所述的一种电池导电剂导电纳米纤维碳链，其特征在于：将纳米纤维素纤维(NCF)与甲基吡咯烷酮(NMP)均质制得匹克林乳液；导电剂碳黑(CB)、石墨(PC)混合均匀形成混合溶液，再把0.1
‑
5wt％纳米纤维素纤维(NCF)按照质量比为0.1
‑
2加入到混合溶液中，然后把混合溶液加入到匹克林乳液中，并搅拌20分钟，然后用均质机处理三次或超声波细胞破壁粉碎机处理30钟后制得碳纳米纤维。4.根据权利要求2
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉中，
申请(专利权)人：王玉中，
类型：发明
国别省市：